美國可替代CMOS器件的低功耗隧道晶體管

　　一種新型晶體管使更快、更低功耗的計算器件成為可能，可用于類(lèi)似敏捷傳感器網(wǎng)絡(luò )、植入式醫療電子技術(shù)和高機動(dòng)式計算等能量受限領(lǐng)域。近帶隙隧道場(chǎng)效應晶體這種新型器件采用量子機制，電子遂穿超薄能量勢壘，可以低電壓產(chǎn)生高電流。

　　賓夕法尼亞州立大學(xué)、美國國家標準技術(shù)研究院以及專(zhuān)業(yè)晶片制造商IQE公司在國際電子器件會(huì )議(IEDM)上聯(lián)合宣布了這一發(fā)現。IEDM會(huì )議匯集了全部來(lái)自主要芯片公司的代表，是一個(gè)廣受認可的論壇，用于報告半導體和電子技術(shù)方面取得的突破性進(jìn)展。

　　芯片制造商正在尋找繼續縮小晶體管尺寸的方法，并力圖在給定的面積內封裝更多晶體管。隧道場(chǎng)效應晶體管被認為有望替代當前的CMOS器件。當前面對的主要技術(shù)挑戰是隨著(zhù)尺寸減少，晶體管工作所需的功耗未能同步減少，結果導致電池消耗更快，產(chǎn)生更多熱量，給電路帶來(lái)不利影響。多種采用非標準硅材料的新型晶體管結構正被研究，用于克服能耗挑戰。

　　賓夕法尼亞大學(xué)的研究生BijeshRajamohanan表示：“此前，該晶體管已在我們的實(shí)驗室進(jìn)行開(kāi)發(fā)，用于在邏輯電路中替代MOSFET晶體管，可克服功耗問(wèn)題。目前，我們的研究又向前邁進(jìn)了一步，展示了該晶體管的高頻工作能力，使其可用于功率極其受限的應用，如植入到人體中的用于處理和收發(fā)信息的電子器件。”

　　產(chǎn)生更多的功耗和熱量的植入式器件會(huì )傷害被監控的機體組織，同時(shí)會(huì )更快耗盡電池，需要更頻繁的電池更換手術(shù)。電子工程教授SumanDatta領(lǐng)導的研究團隊利用銦鎵砷和鎵砷銻材料使能帶接近于零—或稱(chēng)為近帶隙，使電子能夠按預期遂穿通過(guò)勢壘。為改善放大率，研究人員將所有連接轉移到垂直晶體管頂部的同一外表面上。

　　該器件的研究，是美國國家科學(xué)基金會(huì )通過(guò)納米系統工程研究中心資助“一體化傳感器及技術(shù)先進(jìn)自供電系統”(NERC-ASSIST)這一更大計劃的一部分。ASSIST計劃的更大目標，是發(fā)展不使用電池、由人體供電的可穿戴式健康監控系統。參與研究的單位包括賓夕法尼亞大學(xué)、被卡羅萊納州立大學(xué)、弗吉尼亞大學(xué)、佛羅里達國際大學(xué)。